101《遥感概论》课程教案.doc

1、嘉 应 学 院教 案20112012 学年 第 2 学期系(部、室) 地理学院教研室 GIS 教研室课 程 名 称 遥感概论专业班级 地理科学专业 101 班主 讲 教 师 熊永柱职 称 职 务 副教授使 用 教 材 梅安新遥感导论 ，高等教育出版社，2001嘉应学院教务处制2012 年 2 月目 录第 1 章 教学整体安排 .1第 2 章 教学整体安排 .8第 3 章 教学整体安排 .19第 4 章 教学整体安排 .34第 5 章 教学整体安排 .46第 6 章 教学整体安排 .57第 7 章 教学整体安排 .68第 8 章 教学整体安排 .74遥感概论课程教案- 1 -第 1 章 教学整体

2、安排授课时间 第 1 周 星期五 第 1-2 节第 2 周 星期五 第 1-2 节 课时数 4 节授课题目（教学章、节或主题）：第一章 绪论教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：通过本门课的教学使学生： 1掌握遥感的基本概念、组成及应用领域； 2了解遥感发展现状和趋势。 教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 重点：遥感的概念、组成及应用领域 难点：遥感的概念、组成及应用领域 基本内容：1. 课程安排： 学时分配：总共 48 学时 讲授：36 学时，上机实践：12 学时 成绩考核： 平时评分（作业、上机实习、实验报告）： 40% 期末考试评分： 60% 上课地点：田 104；上机地点：

3、 GIS 实验室2. 课程介绍： 主要讲述了遥感的基本概念、分类、发展以及与其它学科的关系。主要内容：本章主要介绍遥感概念、遥感的特点、遥感数据、遥感数据类型、遥感数据的应用以及遥感技术的发展。1 遥感绪论2 遥感概念和遥感数据3 遥感的特性4 遥感平台5 遥感数据的类型6 遥感数据的应用领域7 遥感的发展简况学习本章的意义：学习本章的目的，主要使学生了解什么是遥感，它主要包括哪些内容？我国遥感事业的成就与遥感的重要意义。本章内容主要有：遥感的定义（广义与狭义）、遥感系统组成、遥感的类型与特点。本章内容主要涉及：遥感的定义；遥感系统的组成；遥感的分类；遥感的主要特点；遥感发展简史及我国遥感事业

4、的成就。第一节 遥感的基本概念1、本节教学内容与要求：1.1 教学内容：遥感概论课程教案- 2 -（1）广义的遥感概念 （2）狭义的遥感概念1.2 教学要求：（1）掌握遥感的基本概念。（2）了解广义的遥感概念与狭义的遥感概念之间的关系。1.3、教学难点和重点：难点：广义的遥感概念与狭义的遥感概念之间的关系。重点：遥感的概念理解。2、教学内容的知识要点2.1 遥感遥感(Remote Sensing)就字面含义可以解释为遥远的感知。它是一种远离目标，在不与目标对象直接接触的情况下，通过某种平台上装载的传感器获取其特征信息，然后对所获取的信息进行提取、判定、加工处理及应用分析的综合性技术。人类通过大

5、量实践，发现地球上每一物质作为其固有的性质都会反射、吸收、透射及辐射电磁波。物体的这种对电磁波固有的波长特性叫光谱特性（Spectral Characteristics）。一切物体，由于其种类及环境条件不同，因而具有反射或辐射不同波长的电磁波的特性。遥感就是根据这个原理来探测目标对象反射和发射的电磁波，获取目标信息，完成远距离识别物体的技术。 2.2 广义的遥感概念广义理解，泛指一切无接触的远距离探测，包括对电磁场、力场、机械波(声波、地震波)等的探测。实际工作中，重力、磁力、声波、地震波等的探测被划为物探(物理探测)的范畴。因而，只有电磁波探测属于遥感的范畴。2.3 狭义的遥感概念狭义的遥感

6、特指通过遥感器这类对电磁波敏感的仪器，在远离目标和非接触目标物体条件下探测目标地物，获取其反射、辐射或散射的电磁波信息，进行处理、分析与应用的一门科学和技术。遥感的标准概念为 Remote sensing is the science (and to some extent, art) of acquiring information about the Earths surface without actually being in contact with it. This is done by sensing and recording reflected or emitted ener

7、gy and processing, analyzing, and applying that information. (CCRS) 遥感是无需接触地球表面而获取其信息的科学（或艺术），它是通过感知和记录反射或发射（电磁波）能量，并处理、分析和应用所获取的信息。遥感概论课程教案- 3 -遥感的观测对象主要是地球表层的各类地物，也包括大气、海洋和地下矿藏中不同成分。地球表层各类地物都具有两种特征，一是空间几何特征，一是物理、化学、生物的属性特征。第二节 遥感系统1、本节教学内容与要求：1.1 教学内容：（1）遥感系统的组成。（2）遥感系统各组成部分的内涵。1.2 教学要求：（1）掌握遥感系统的

8、组成部分。（2）了解遥感系统各组成部分的内涵。1.3、教学难点和重点：难点：遥感系统各组成部分的内涵，理解遥感是由一个综合系统组成。重点：遥感系统的五个组成部分。2、教学内容的知识要点2.1 空间信息获取系统 地球表面地物目标空间信息获取主要由遥感平台、遥感器等协同完成。 遥感平台 (Platform for Remote Sensing )是安放遥感仪器的载体，包括气球、飞机、人造卫星、航天飞机以及遥感铁塔等。 遥感器( Remote Sensor)是接收与记录地表物体辐射、反射与散射信息的仪器。目前常用的遥感器包括遥感摄影机、光机扫描仪、推帚式扫描仪、成像光谱仪和成像雷达。按其特点，遥感器

9、分为摄影、扫描、雷达等几种类型。2.2 遥感数据传输与接收 空间数据传输与接收是空间信息获取和空间数据应用中必不可少的中间环节。 遥感器接收到地物目标的电磁波信息，被记录在胶片或数字磁带上。从遥感卫星向地面接收站传输的空间数据中，除了卫星获取的图像数据以外，还包括卫星轨道参数、遥感器等辅助数据。这些数据通常用数字信号传送。遥感图像的模拟信号变换为数字信号时，经常采用二进制脉冲编码的 PCM式（pulse code modulation:脉冲编码调制）。由于传送的数据量非常庞大，需要采用数据压缩技术。 卫星地面接收站的主要任务是接收、处理、存档和分发各类地球资源卫星数据。地面站接收的卫星数据通常

10、被实时记录到 HDDT(high density digital tape，高密度磁带)上，然后根据需要拷贝到 CCT(computer compatible tape，计算机兼容磁带) 、光盘、盒式磁带等其他载体上。CCT、光盘、盒式磁带等是记录、保存、分发卫星数据等最常用的载体。2.3 遥感图像处理 遥感图像处理是在计算机系统支持下对遥感图像加工的各种技术方法的统称。遥感图像处遥感概论课程教案- 4 -理依赖于一定的图像处理设备。对于数字图像处理系统来说，它包括计算机硬件和软件系统两部分。硬件部分包括：计算机(完成图像数据处理任务)、显示设备(高分辨率真彩色图像显示）、大容量存贮设备、图像

11、输入输出设备等。软件部分包括：由数据输入、图像校正、图像变换、滤波和增强、图像融合、图像分类、图像分析以及计算、图像输出等功能模块。 2.4 遥感信息提取与分析遥感信息提取是从遥感图像（包括数字遥感图像）等遥感信息中有针对性地提取感兴趣的专题信息，以便在具体领域应用或辅助用户决策。遥感信息分析指通过一定的方法或模型对遥感信息进行研究，判定目标物的性质和特征或深入认识目标物的属性和环境之间的内在关系。2.5 遥感过程的要素A: 能量来源：电磁能量（Energy Source or Illumination） ；B：辐射与大气 （Radiation and the Atmosphere ） ；C：

12、与目标的作用 （Interaction with the Target ） ；D：记录电磁辐射（传感器） （Recording of Energy by the Sensor ） ；E：传输、接收与处理（ Transmission, Reception, and Processing ） ；F ：解释与分析 （Interpretation and Analysis ） ；G：应用 （Application ） 。 第三节 遥感的类型1、本节教学内容与要求：1.1 教学内容：（1）遥感的分类方法。 （2）各分类方法的具体遥感划分类型。1.2 教学要求：（1）掌握遥感的分类方法。（2）了解各分类方

13、法的具体遥感划分类型。1.3、教学难点和重点：难点：理解遥感的分类方法的具体依据与划分原则。遥感概论课程教案- 5 -重点：各分类方法的具体遥感划分类型。2、教学内容的知识要点2.1 按工作平台分 地面遥感、航空遥感、航天遥感和航宇遥感。2.2 按电磁波工作波段分 紫外遥感：0.05-0.38 m 可见光遥感：0.38-0.76m 红外遥感：0.76-1000m （光学遥感） 微波遥感： 1mm-10m 多波段遥感。2.3 按传感器工作原理分 主动遥感（active remote sensing）：传感器从遥感平台主动发射出能源，然后接收目标反射或辐射回来的电磁波 如微波遥感中的侧视雷达；被动

14、遥感（ passive remote sensing）：传感器不向目标发射电磁波，仅接收目标地物反射及辐射外部能源的电磁波，如对太阳辐射的反射和地球辐射。2.4 按获取方式分 成像遥感和非成像遥感。2.5 按波段宽度和连续性分 宽波段遥感（常规遥感）：波段宽度一般大于 100nm，且波段不连续; 高光谱遥感：利用很多狭窄的电磁波波段（波段宽度通常小于 10nm）产生光谱连续的图像数据。2.6 按应用领域分 环境遥感、城市遥感、农业遥感、林业遥感、海洋遥感、地质遥感、气象遥感、军事遥感、考古遥感等。 第四节 遥感的特点1、本节教学内容与要求：1.1 教学内容：（1）遥感的五大特点。 1.2 教学

15、要求：（1）了解遥感的特点。（2）理解这些特点的由来。1.3、教学难点和重点：难点：理解遥感为何有这五大特点，结合实例进行讲解。重点：遥感的五大特点内涵。2、教学内容的知识要点2.1 大面积的同步观测如一幅 Landsat 图像，覆盖面积 185km185km， 在 56min 内可完成扫描，实现对地的大面积同步观测。所取得的数据可进行大面积资源和环境调查，并且不受地形阻隔等限制。 2.2 时效性，动态监测，快速更新监控范围数据遥感探测可以在短时间内对同一地区进行重复探测，监测地球上许多事物的动态变化。一般地球资源卫星 89 天可重复一次，气象卫星每天两次，而传统的地面调查需要花费大量的人力和

16、物力，且周期很长。因此，遥感方法具有很好的时效性。遥感在天气预报、火灾和水灾监测以及军事行动等领域的应用，反映了遥感方法的时效性优势。 2.3 数据的综合性和可比性遥感获得的地物电磁波特性数据综合地反映了地球上许多自然、人文信息，客观地记录了地面的实际状况，数据综合性很强。 同时，不同的卫星传感器获得的同一地区的数据以及同一传感器在不同时间获得的同一地区的数据，均具有可比性。 2.4 经济性从投入的费用与所获取的效益看，遥感与传统的方法相比，可以大大地节省人力、物力、财力和时间，具有很高的经济效益和社会效益。如 Landsat 卫星的投入与效益比估计为 1:80。 2.5 局限性信息的提取方法

17、不能满足遥感快速发展的要求；数据的挖掘技术不完善，使得大量的遥感数据无法有效利用。 第五节 遥感发展简史遥感概论课程教案- 6 -1、本节教学内容与要求：1.1 教学内容：（1） 遥感的发展史。（2） 遥感的发展趋势。 1.2 教学要求：（1）了解遥感的发展简史。（2）了解遥感的发展趋势。1.3、教学难点和重点：难点：理解遥感的发展趋势。重点：遥感的的发展简史。2、教学内容的知识要点2.1 遥感技术发展简史最早使用“遥感” 一词的是美国海军研究局的艾弗林普鲁伊特 (Evelyn. L. Pruit,1960)。 1961年，在美国国家科学院（National Academy of Scienc

18、es）和国家研究理事会（Nation Research Council）的资助下，于密歇根大学 (University of Michigan) 的威罗 兰 (Willow Run) 实验室召开了“环境遥感国际讨论会” ，此后，在世界范围内，遥感作为一门新兴的独立学科，获得飞速的发展。但是，遥感学科的技术积累和酝酿却经历了几百年的历史和发展阶段。 1.无记录的地面遥感阶段（1608-1838 年）2.有记录的地面遥感阶段（1839-1857 年） 3.空中摄影遥感阶段（1858-1956 年） 4.航天遥感阶段（1957-）2.2 遥感技术发展趋势 随着人类对遥感技术的逐渐认识，观测技术的进步

19、和社会需求的增加，遥感正经历着技术不断完善、能力不断增强、应用领域不断扩大的发展过程。社会需求成为遥感技术发展的动力和目标。在 21 世纪前叶，人类将进入一个多层、立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代。第六节 中国遥感事业的发展 1、本节教学内容与要求：1.1 教学内容：（1）遥感的发展史。1.2 教学要求：（1）了解遥感的发展简史。1.3、教学难点和重点：难点：理解遥感的发展趋势。重点：遥感的的发展简史。2、教学内容的知识要点2.1 遥感基础事业的发展 我国虽然在二十世纪 30 年代个别城市进行过航空摄影，但系统的航空摄影是从二十世纪 50年代开始，主要用于地形图的制作、更新，并在铁

20、路、地质、林业等领域的调查研究、勘测、制图等方面起到了重要的作用。遥感概论课程教案- 7 -我国自 1970 年 4 月 24 日发射了东方红一号人造卫星以后，相继发射了数十颗不同类型的人造地球卫星。太阳同步的风云一号（FY-1A 1B）和地球同步轨道的风云二号（FY-2）的发射及返回式遥感卫星的发射与回收，使我国开展宇宙探测、通讯、科学实验、气象观测等有了自己的信息来源，1999 年 10 月 14 日中国巴西地球资源遥感卫星 CBERS-1 的成发射，使我国拥有了自己资源卫星。2002 年五月十五日中国太原卫星发射中心“一箭双星”，成功将第一颗海洋卫星“海洋一号” 和第六颗气象卫星“ 风云

21、一号 D”同时送入太空。 “海洋一号”卫星是中国第一颗用于海洋水色探测的试验型业务卫星， “风云一号 D”卫星由上海航天技术研究院为主研制，是一颗太阳同步轨道业务应用气象卫星，1986 年我国建成了遥感卫星地面站，逐步形成了具有接收美国的 Landsat、法国的 SPOT、加拿大的 RADARSAT 和中国-巴西的 CBERS 等 7 颗遥感卫星数据的能力。数十个分布于全国各地的气象卫星接收站，可以接收地球同步（静止轨道）和太阳同步（极轨）气象卫星。这些都标志着我国强大的接收和处理卫星遥感数据的能力。在遥感图像信息处理方面，已开始从普遍采用国际上先进的商品化软件向国产化转移。ERDAS、INT

22、ERGRAPH 、ER-MAPPER、ENVI、PCI 等软件已被我国的有关研究部门、公司及生产单位所采用，IDRISI 已经汉化并为许多教学单位采用。2.2 遥感应用的发展在遥感的应用方面，中国自二十世纪 70 年代中后期开始广泛的应用，取得了巨大的成就。通过“六 五” 到“ 九五”的攻关，完成了一批具有世界先进水平的应用成果，并且具有中国自己的特色。其主要成果表现在以下几方面： 1）在遥感各应用领域进行了广泛的探索和应用试验研究。2）遥感广泛地渗透到各地区和各专业部门，遥感应用研究覆盖领域广，类型多，有专题性，也有综合性。3）完成了一批全国范围和省、市、自治区范围的大型应用项目。4）遥感应

23、用研究取得良好的经济效益和社会效益。结合实例讲解，如云南腾冲遥感综合试验研究、长春净月潭试验研究、山西太原盆地农业遥感试验研究、东海渔业遥感试验研究、长江下游地物光谱试验研究等等。讨论、思考题、作业： 1、什么是遥感？遥感技术系统由哪些部分构成？ 2、说明遥感按内容和按数据特征的分类。参考资料（含参考书、文献等）： 教材： 作者：梅安新遥感导论 ，高等教育出版社 2001实习指导书： 作者：刘慧平遥感实习教程 ，高等教育出版社 2001教学参考书： 作者：吕国楷遥感概论 高等教育出版社 1998作者：尹占娥现代遥感导论 科学出版社 2008教学过程设计：复习 分钟，授新课 160 分钟，安排讨

24、论 15 分钟，布置作业 5 分钟授课类型（请打）：理论课 讨论课 实验课 练习课 其他教学方式（请打）：讲授 讨论 指导 其他教学资源（请打）：多媒体 模型 实物 挂图 音像 其他遥感概论课程教案- 8 -第 2 章 教学整体安排授课时间 第 3 周 星期五 第 1-2 节第 4 周 星期五 第 1-2 节 课时数 4 节授课题目（教学章、节或主题）：第二章 电磁辐射与地物光谱特征教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：通过本门课的教学使学生： 1掌握遥感的基本概念、组成及应用领域； 2了解遥感发展现状和趋势。 教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 重点：地物波谱特征 难点：电磁辐射

25、原理 基本内容：1 遥感的电磁波原理2 太阳辐射3 太阳辐射与大气的作用4 太阳辐射与地物的作用5 地物的热辐射6 微波与地物的作用7 各典型地物的光谱曲线学习本章的意义：学习本章的目的，主要使读者了解遥感的物理基础，即电磁辐射与地物波谱特性主要包括哪些内容，如何进行度量？掌握电磁辐射与地物波谱特性在遥感中的作用与基础地位是什么？本章内容主要有：电磁波谱、电磁辐射、黑体辐射及黑体辐射规律、实际物体辐射规律、太阳光谱、大气吸收、大气散射（瑞利散射、米氏散射、无选择性散射） 、大气窗口及投射分析、地表自身的热辐射、反射率、反射的类型及地物反射波谱特征、地物波谱特性的测量。本章内容主要涉及：电磁波谱、电磁辐射的概念，电磁辐射的度量；黑体辐射的概念、黑体辐射与实际物体辐射的规律；太阳光谱的特点；太阳辐射传播到地表面又返回到传感器的过程中所发生的物理现象；大气散射的类型与其特点；大气窗口的概念及大气窗口的主要光谱段；反射率及其类型；太阳辐射与地表之间的相互作用；植被、土壤、水体及岩石的光谱特征；地物波谱特性的测量。 第一节 电磁波谱与电磁辐射1、本节教学内容与要求：1.1 教学内容：（1）电磁波的定义、特点，电磁波谱的定义与划分。（2）电磁辐射的度量。（3）黑体辐射的定义与相关定律。1.2 教学要求：（1）了解电磁波谱、电磁辐射的概念；